محلول كلوريد الألومنيوم: دليل عملي لمعالجة المياه

نظرة عامة: ما هو محلول كلوريد الألومنيوم (PAC).

محلول كلوريد الألومنيوم (PAC) عبارة عن مادة تخثر غير عضوية متحللة مسبقًا تحتوي على أنواع الألومنيوم البوليمرية. يتم توفيره كمركز سائل مخصص للجرعات السريعة في المياه الخام أو مياه الصرف الصحي أو تيارات العمليات الصناعية لزعزعة استقرار الغرويات وتسريع تجميع الجسيمات. يتم تحديد محاليل PAC عادة من خلال ما يعادلها من Al₂O₃ أو Al-content ومن خلال كثافة المحلول ودرجة الحموضة. وتشمل الاستخدامات النموذجية معالجة مياه الشرب، والتوضيح، وسماكة الحمأة، وإزالة اللون، وتلميع المعالجة الثلاثية.

الخصائص الكيميائية والفيزيائية الرئيسية لحلول PAC

يساعد فهم الخصائص النموذجية في اتخاذ قرارات المعالجة والجرعات والتوافق في الموقع. يلخص الجدول التالي النطاقات الشائعة لمركزات PAC المائية المتوفرة تجاريًا.

الجرعات العملية: كيفية حساب حجم محلول PAC

يتم تحديد الجرعات عادة على أنها كتلة المادة الفعالة المطلوبة لكل وحدة حجم من الماء (مجم/لتر أو جم/م3). تتلقى معظم النباتات PAC كسائل بنسبة مئوية معروفة من Al₂O₃ (أو٪ Al). فيما يلي مثال عملي خطوة بخطوة لتحويل الجرعة النشطة المستهدفة إلى ملليلتر من محلول PAC.

مثال عملي: قم بتوصيل 10 ملغم/لتر من Al₂O₃ إلى 1000 لتر (1 متر مكعب)

الافتراضات: محلول PAC المسمى 15% Al₂O₃ بالكتلة، الكثافة = 1.25 جم/مل. الخطوات:

• احسب كتلة Al₂O₃ المطلوبة لـ 1000 لتر: 10 مجم/لتر × 1000 لتر = 10000 مجم = 10.000 جم.
• قم بتحويل كتلة Al₂O₃ المطلوبة إلى كتلة محلول PAC باستخدام الكسر النشط: كتلة المحلول = 10.000 جم ÷ 0.15 = 66.666666... ​​جم → تقريبًا إلى 66.67 جم.
• تحويل كتلة الحل إلى الحجم باستخدام الكثافة: الحجم (مل) = 66.67 جم ÷ 1.25 جم/مل = 53.3336... مل → تقرير 53.33 مل من محلول PAC.
• ملاحظة عملية: قم بإعداد تخفيف أو جرعة متوسطة باستخدام مضخة قياس؛ تحقق من خلال اختبارات الجرة قبل التطبيق على نطاق واسع.

إجراء اختبار الجرة مصمم خصيصًا لحلول PAC

يحدد اختبار الجرة المنظم بسرعة جرعة PAC المثالية وتعديلات الرقم الهيدروجيني. اتبع هذه الخطوات العملية وسجل النتائج لكل حالة.

• قم بإعداد عدة عبوات سعة 1 لتر مملوءة بماء العينة الخام بنفس درجة الحرارة والعكارة.
• أضف محلول PAC إلى الجرار لإنشاء سلسلة جرعات (على سبيل المثال 2، 4، 6، 8، 10 ملغم / لتر مثل Al₂O₃) باستخدام طريقة الحساب أعلاه.
• مزيج سريع 60-120 ثانية بسرعة عالية (100-200 دورة في الدقيقة محاكاة)، ثم مزيج بطيء 10-20 دقيقة (20-40 دورة في الدقيقة) للسماح بنمو الكتلة. ثم اتركها تستقر لمدة 30-60 دقيقة.
• قياس التعكر، واللون المتبقي، ودرجة الحموضة في المادة طافية. تحديد أقل جرعة تحقق التعكر المطلوب وحجم الحمأة المقبول.
• إذا تحسنت التعكر ولكن الرقم الهيدروجيني المتبقي منخفض، قم بتجربة تعديلات صغيرة على الرقم الهيدروجيني باستخدام رماد الجير أو الصودا وإعادة الاختبار - غالبًا ما يتحسن أداء PAC بالقرب من الرقم الهيدروجيني المحايد اعتمادًا على كيمياء المياه الخام.

اختيار المضخة، وخطوط التغذية، والتخفيف في الموقع

اختر مضخات قياس مصممة للسوائل الحمضية واللزجة ومقاومة لأملاح الألومنيوم. الاعتبارات العملية المشتركة:

• استخدم أنابيب متوافقة كيميائيًا (على سبيل المثال، PTFE، والفينيل ذو التصنيف الكيميائي) وصمام فحص لمنع التدفق العكسي.
• بالنسبة لـ PAC المركز (نسبة عالية من Al₂O₃)، قم بإعداد تخفيف للاستخدام اليومي في خزان غير معدني لتقليل إجهاد المضخة؛ تخلط جيدا قبل الجرعات.
• جهاز قياس عند نقطة اضطراب عالي (خلاط فلاش) لضمان التوزيع الموحد؛ حقن المنبع من المزيج السريع عندما يكون ذلك ممكنا.

ممارسات التخزين والمناولة والسلامة

تعتبر محاليل PAC حمضية ومسببة للتآكل لبعض المواد. قم بتنفيذ تدابير السلامة هذه:

• قم بالتخزين في خزانات البولي إيثيلين أو FRP أو الفولاذ المطلي في منطقة باردة مظللة. تجنب التعرض لفترات طويلة لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي والذي يمكن أن يغير كيمياء المحلول ببطء.
• توفير احتواء الانسكابات وتحييد المواد (على سبيل المثال، رماد الصودا). استخدم معدات الوقاية الشخصية: القفازات المقاومة للأحماض، والنظارات الواقية، والمئزر، وحماية الوجه.
• احتفظ بالمواد غير المتوافقة (القواعد القوية، والمؤكسدات) منفصلة. اتبع اللوائح المحلية لنقل وتخزين المواد الكيميائية الحمضية.

المشكلات التشغيلية الشائعة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

فيما يلي المشاكل المتكررة عند استخدام PAC والعلاجات العملية التي يمكن لمشغلي العمليات تنفيذها.

ضعف تكوين الكتلة أو الاستقرار البطيء

الأسباب المحتملة: الجرعات المنخفضة، أو ارتفاع المواد العضوية الطبيعية بشكل مفرط (NOM)، أو انخفاض درجة الحرارة، أو طاقة الخلط غير المناسبة، أو التحديد الخاطئ لـ PAC. يمكن العلاج عن طريق تكرار اختبار الجرة، أو زيادة الجرعة بزيادات صغيرة، أو الجمع بين PAC وجرعة صغيرة من البوليمر العضوي (المندد) لتقوية الندف.

انحراف الرقم الهيدروجيني بعد الجرعات

PAC حمضي - الجرعات الكبيرة يمكن أن تخفض الرقم الهيدروجيني وتضر بالمعالجة البيولوجية النهائية. راقب الرقم الهيدروجيني المتبقي واستعد لإضافة القلوية (الجير أو بيكربونات الصوديوم أو رماد الصودا) إذا لزم الأمر. موازنة التكلفة مقابل القيود التشغيلية عن طريق تقليل الجرعات الزائدة.

ارتفاع حجم الحمأة أو سوء نزح المياه

تشمل الأسباب الجرعة الزائدة، أو المواد العضوية المعقدة، أو عدم كفاية تكييف البوليمر. الحلول: تقليل جرعة التخثر إلى المستوى الأمثل، واختبار البوليمرات لتكييف الحمأة، وضبط عمر الحمأة أو عمليات التسميك.

الاعتبارات البيئية والتخلص منها

تحتوي الحمأة الناتجة بعد معالجة PAC على مواد صلبة من هيدروكسيد الألومنيوم وملوثات ممتزة. إدارة التخلص وفقًا للوائح المحلية:

• توصيف الحمأة للمكونات الخطرة قبل التخلص منها في مدافن النفايات. النظر في نزح المياه لتقليل حجم النقل.
• استكشاف خيارات إعادة الاستخدام المفيدة (مثل تكييف التربة) فقط بعد الموافقة التنظيمية واختبار الملوثات.

مراقبة الجودة والفحوصات التحليلية

حافظ على الثقة في الجرعات من خلال تنفيذ فحوصات مراقبة الجودة الروتينية:

• التحقق من تركيز PAC وكثافته عند الاستلام؛ الاحتفاظ بشهادات التحليل.
• تسجيل اختبارات الجرة اليومية عندما تتقلب جودة المياه الخام؛ ربط الجرعة إلى التعكر، TOC، ودرجة الحرارة.
• مراقبة الألومنيوم المتبقي (الاختبار المعملي أو الميداني) إذا كانت الحدود التنظيمية تتطلب ذلك؛ ضبط العملية للحفاظ على الامتثال.

مرجع سريع: قائمة مراجعة القرار قبل جرعات PAC

• قم بتأكيد درجة PAC و% Al₂O₃ والكثافة من وثائق المورد.
• قم بإجراء اختبارات الجرة عبر نطاق جرعة واقعي مع تعديلات الرقم الهيدروجيني إذا لزم الأمر.
• التحقق من التوافق مع العمليات البيولوجية أو الغشائية النهائية.
• تأكد من توافر متطلبات التحكم في الانسكاب ومعدات الحماية الشخصية والتخزين قبل الاستلام والاستخدام.

ملخص: يعتبر محلول PAC مادة تخثر فعالة ومرنة عندما يتم فهم تركيزه وطريقة الجرعات والتفاعلات مع كيمياء المياه الخام جيدًا. استخدم حسابات الجرعات الكمية، واختبار الجرة المنهجي، ومراقبة الجودة الروتينية للحصول على نتائج علاج اقتصادية وموثوقة.